Plastmasas lāzermarķēšana: šķiedra, CO2 vai UV

Uz metāla izvēle ir vienkārša: 1064 nm šķiedru lāzers marķē lielāko daļu sakausējumu, un pārbaude ir nepieciešama tikai ļoti atstarojošiem metāliem (varam, sudrabam, zeltam). Uz plastmasas viens un tas pats stars rada melnu, kontrastējošu marķējumu uz vienas daļas un neko uz otras, lai gan abas izskatās identiskas. Atšķirība slēpjas polimērā, krāsvielā un pildvielā, nevis iekārtas iestatījumos.

Tāpēc plastmasas lāzera marķēšanai nepieciešama cita secība nekā tēraudam: vispirms materiāls, tad viļņa garums, tad jauda un ātrums. Šajā tekstā tas viss ir sakārtots vienā matricā: materiāls × viļņa garums (10,6 µm CO2, 1064 nm šķiedra, 355 nm UV) × efekts × vai ir nepieciešama lāzeraktīvā piedeva. Šo matricu mēs aizpildām tikai ar informāciju, ko apstiprinājuši avotu ražotāji un publikācijas; pārējie lauki ir atzīmēti ar "nepieciešama testēšana".

Beigās ir iekļauta ieviešanas testa lapa un sadaļa par izplūdes gāzēm, jo ​​izplūdes gāzes ir daļa no plastmasas apstrādes procesa. Marķēšanas metodes un atšķirība starp marķējumu un gravējumu ir atsevišķi aplūkota tekstā par pastāvīgo detaļu marķēšanu (avots poļu valodā) .

Četri mehānismi: ko lāzers dara ar polimēru

Lāzers uzrakstu materiālā "neiededzina" vienā veidā. Saskaņā ar lāzeriekārtas ražotāja teikto, materiāla maiņas metode galvenokārt ir atkarīga no viļņa garuma un impulsa ilguma, un praksē tiek izmantoti četri mehānismi.

Īkšķa likums izriet no marķēšanas ražotāja materiāliem: uz gaišas krāsas materiāliem mērķis ir tumšs zīmogs (karbonizācija vai krāsas maiņa), savukārt uz tumšākiem materiāliem – gaišs zīmogs (putošana). Tas, kurš mehānisms tiek iedarbināts uz detaļas, ir atkarīgs no tā, vai polimērs un tā krāsviela absorbē noteiktu viļņa garumu, un tā ir izvēles būtība.

Ko katrs viļņa garums iedarbojas uz materiālu

CO2 (10,6 µm) absorbē lielākā daļa organisko materiālu; marķēšanas ražotājs tā iedarbību apraksta kā virsmas uzkarsēšanu un kušanu, radot izliektu vai ieliektu marķējumu. Šis stars ir piemērots caurspīdīgiem materiāliem (darbojas uz stikla un PET), slāņu un iepakojuma noņemšanai; krāsu kontrasts uz cietas tehniskās plastmasas ir ierobežots.

Šķiedra (1064 nm), pēc marķēšanas ražotāja teiktā, "galvenokārt uzsilda virsmu, lai izveidotu marķējumu", un nemarķē caurspīdīgus objektus. Lāzera ražotājs uzskaita šādus materiālus, kas marķēti ar šķiedru: ABS, poliamīds, polikarbonāts, PMMA un "plastmasa ar lāzera piedevām". Ja materiāls absorbē 1064 nm, šķiedra ir lētākais un ātrākais avots; PE un PP bez piedevas nerada salasāmu marķējumu.

Zaļā krāsa (532 nm), pēc iekārtas ražotāja teiktā, ir "plašāks materiālu klāsts" nekā standarta 1064 nm; tā ir reti sastopama Polijas veikalos, un, izņemot šo vispārīgo deklarāciju, nav datu par katru materiālu, tāpēc mēs to neiekļaujam matricā — pārbaudiet avotus pie ražotāja.

UV fotoni (355 nm) pārtrauc molekulārās saites, nevis kausē materiālu — tā ir "aukstā marķēšana" ar minimālu termisko spriegumu. Marķēšanas iekārtas ražotājs norāda UV starojumu PC, ABS un PA, caurspīdīgai plastmasai bez piedevām, silikonam un PE/PP; iekārtas ražotājs norāda UV starojumu liesmu slāpējošām plastmasām. UV plankums ir mazāks, kas ir svarīgi smalkgraudainiem kodiem elektronikā.

Materiāls × Viļņa garums × Efekts × Piedevu matrica

Zemāk esam apkopojuši, ko var pamatot ar avotiem. “Izmēģinājums” nozīmē, ka citētie avoti nesniedz galīgu secinājumu par šo kombināciju — rezultāts ir atkarīgs no krāsvielas un piedevām, un tam ir nepieciešama testēšana ar jūsu pašu partiju.

Kāpēc tabulā ir “jā”: šķiedra uz ABS, PA, PC un PMMA — lāzera ražotājs; ABS, PS, PET IR ietekmē, slikta absorbcija PE un PP, piedevas PE, PP un TPU — polimēri 2019; UV uz ABS, PC, PA, PET, silikona un PE un PP, CO2 uz caurspīdīga PET, stikla pildviela — marķēšanas mašīnas ražotājs; PVC — marķēšanas sistēmas ražotājs. Marķēšanas mašīnas ražotājs norāda, ka kvēpinātā plastmasa “bieži vien labi marķē”, savukārt pārstrādātie materiāli ir sarežģītāki — viens un tas pats tirdzniecības nosaukums divās partijās var dot divus atšķirīgus rezultātus.

Kāpēc PE, PP un caurspīdīgām plastmasām nepieciešams UV starojums vai piedevas

Polietilēns un polipropilēns ir visizplatītākie iepakojuma materiāli un arī visgrūtāk apstrādājamie materiāli šķiedrām. Čiževska un līdzautoru pētījumā (Polymers 2019) skaidri norādīts, ka HDPE un PP slikti absorbē 1064 nm starojumu, tāpēc tie gandrīz nemaina krāsu, un PP nekarbonizējas.

Ir divas iespējas. Pirmā ir lāzeraktīvā piedeva (LMA, galvenais maisījums), ko pievieno iesmidzināšanas vai ekstrūzijas laikā, absorbējot infrasarkano starojumu un ierosinot krāsas maiņu. Šis risinājums ir paredzēts komponentu ražotājam, nevis marķēšanas līdzeklim: gatavo detaļu nevar "uzlabot". Piedeva arī negarantē kvalitāti — citētajā pētījumā LMA PP samazināja kontrastu, bet PP, pigmentēts ar melnu ogli, marķēja vislabāk.

Otra iespēja ir UV. Marķēšanas iekārtas ražotājs norāda, ka PE un PP "nepieciešami specifiski UV parametri", taču tie marķē bez piedevām. Caurspīdīgiem materiāliem, kuriem ar vecākiem IR lāzeriem bija nepieciešamas ķīmiskas piedevas, UV starojuma ietekmē tās nav nepieciešamas. Ja marķējat citu cilvēku detaļas un jums nav nekādas kontroles pār formulu, plastmasas marķēšana ar UV lāzeru ir vienīgais veids, kā to izdarīt, neatkarīgi no tā, ko procesors ir pievienojis.

UV aukstā marķēšana: kad 355 nm ir papildu izmaksu vērta

Marķēšanas ražotājs skaidro, ka plastmasa "saglabā" siltumu: siltuma avots var deformēt vai uzbriest detaļu, tāpēc jutīgām detaļām viņi iesaka UV starojumu. Citi ražotāji piebilst, ka īsāki impulsi (MOPA) ierobežo putošanos un kušanu — šī ir netieša pieeja, kas neaizstāj citus viļņu garumus.

Roboteus piedāvā šo funkciju ar UV marķieri RBZ 1515UV : JPT 5 W (355 nm) UV avotu, darba laukumu 150 × 150 mm, sagataves augstumu līdz 250 mm, galvanometrisko galvas ātrumu līdz 7 m/s, precizitāti līdz 0,01 mm un avota kalpošanas laiku līdz 20 000 darba stundām saskaņā ar ražotāja datiem. Enerģijas patēriņš: maksimāli 900 W pie 230 V; iekļauts EZCAD 2, LightBurn pēc izvēles. Ražotājs procesu raksturo kā fotoķīmisko ablāciju bez termiskiem bojājumiem un uzskaita plastmasas, stikla, keramikas, elektronikas un tūlītējas marķēšanas iespējas. Aptuvenā cena vietnē roboteus.com: no PLN 19 512,00 neto (uz 2026. gada oktobri), konfigurēta šim procesam.

UV piemaksa ir izmērāma. Saskaņā ar 2026. gada oktobra cenām vienā veikalā 5 W UV lampas neto cena ir 28 455,28 PLN, salīdzinot ar 30 W šķiedras neto cenu 15 121,95 PLN (starpība ir 13 333,33 PLN); divos citos veikalos atšķirība starp 5 W UV un 30 W šķiedru ir līdzīga — pilns sadalījums ir sniegts tekstā par marķiera izvēli. Šī atšķirība ir jēgpilna, ja jūsu komponentos ietilpst PE, PP, caurspīdīga plastmasa, silikons vai medicīniskās detaļas — marķiera ražotājs norāda, ka UV marķējums uz medicīniskajiem materiāliem ir izturīgs pret šķīdinātājiem, autoklāviem un nodilumu, un ka spilvendruka pēc sterilizācijas izbalē.

Ja galvenokārt marķējat ABS, PC un PA, kā arī plastmasu un metālu, parasti pietiek ar šķiedru. Ražotājs RBZ 2020 šķiedru marķieri (Raycus 50 W, 200 × 200 mm lauks) apraksta kā ierīci metāliem un atsevišķām plastmasām. Jaudas, lauka un avota izvēli esam aprakstījuši savā ceļvedī par lāzera marķiera izvēli (avots poļu valodā) .

PVC un hlorēta plastmasa: hlors, HCl un ķīmiskā filtrēšana

PVC zem lāzera rada salasāmu marķējumu — marķēšanas sistēmas ražotājs savā lietošanas instrukcijā apraksta "unikālu zelta marķējumu", kas izgatavots no CO2, ir izturīgs un nodilumizturīgs —, un tas ir slazds. Tajā pašā piezīmē teikts, ka lāzera marķēšana ar PVC izdala hlora tvaikus un ka hlors apvienojumā ar ūdens tvaikiem rada sālsskābi, kas ražošanas vidē noārda metālus un plastmasu. Ražotājs nosūces ventilāciju sauc par "pamatprasību", un PVC filtri tiek mainīti "reizi mēnesī vai ceturksnī".

Laser Focus World piebilst, ka PVC un PET izgarojumi satur ūdeņraža hlorīdu un benzolu, un lipīgās daļiņas dažu minūšu laikā var aizsprostot standarta filtrus. Tāpēc tiek izmantota trīspakāpju filtrācija: priekšfiltrs, HEPA un ķīmiskā sekcija. Marķēšanas sistēmas ražotājs apgalvo, ka tā nosūcējiem HEPA efektivitāte ir 99,997% pie 0,3 µm, un ir pieejams atsevišķs modelis ar ķīmisko ieliktni PVC.

Īkšķa noteikums: nepieņemiet pasūtījumus PVC, "vinila" kabeļu apvalkiem, PVC pašlīmējošām folijām vai ādai līdzīgiem materiāliem ar nezināmu sastāvu bez ķīmiskā filtra. Šī piezīme attiecas uz CO2, un šķiedru avotu ražotāji pat neapraksta PVC kā marķēšanas materiālu, tāpēc piemērojiet tos pašus noteikumus arī šķiedrai.

Bieži sastopamās daļas un kas uz tām darbojas

Matricas tulkošana reālās detaļās izskatās šādi:

• Ierīču korpusi (ABS, PC, PC/ABS) — šķiedras vai UV; tumša atzīme uz gaiša korpusa. Pārstrādājamiem materiāliem vai liesmas slāpētājiem pārbaudiet katru partiju; iekārtu ražotājs norāda UV liesmas slāpējošu materiālu klātbūtni.
• Elektriskie savienotāji un komponenti (PA, PBT, PA GF) — PA šķiedra un UV; PBT un PA ar stikla šķiedru ir "testa" joma. Sīki izstrādāti DataMatrix kodi ir arguments par labu mazākam UV plankumam.
• Kabeļi un apvalki (PE, PVC, TPU) — PE un TPU uz šķiedras parasti ir nepieciešama piedeva, PE bez tās ir marķēts ar UV starojumu; PVC tikai ar ķīmisko filtrāciju.
• Iepakojums (PET, PP, PE) — PET uz CO2 un UV starojuma; PP un PE uz šķiedras ir atkarīgi no piedevas; līnijas marķēšana reāllaikā un cikla laiks nosaka to.
• Elektronika un reklāmas preces – lakas noņemšana no atslēgām, gaiši plankumi uz tumšiem korpusiem, pildspalvas un atslēgu piekariņi no nezināma sastāva materiāliem; UV šeit uzvar, jo tas darbojas ar visplašāko materiālu klāstu, neprasot recepti.

Pirmsieviešanas testi: testa karte

Lielākie plastmasas atkritumi nerodas no bojātas iekārtas, bet gan no izlaistiem izmēģinājumiem. Katra jauna detaļa, krāsa un partija pirms nosūtīšanas pasūtījumam iziet cauri vienai un tai pašai testa lapai:

1. Materiāla identifikācija — marķējums uz detaļas (piemēram, ">ABS<", ">PA66-GF30<"), pārstrādātāja tehniskā datu lapa, informācija par krāsvielu, pildvielu, aizkavētāju un pārstrādājamo materiālu īpatsvaru.
2. Parametru režģis — vienas detaļas lauks ar pieaugošu jaudu, samazinātu ātrumu un mainīgu fokusu. Jūs meklējat zemāko enerģiju, kas rada pilnīgu kontrastu; pārāk liela enerģija rada putošanos, nepietiekamu attēlojumu un kropļojumus.
3. Kontrasta un malu novērtējums — mikroskopā: malu asums, rakstzīmju izliekums, smalkas plaisas. Pārbaudiet 2D kodus ar skeneri un, ja klientam ir nepieciešams kvalitātes novērtējums, ar verifikatoru.
4. Izturības pārbaude ietver noslaucīšanu ar izopropilspirtu, berzēšanu ar drānu un medicīnisko vai tīrīšanas detaļu mazgāšanas vai sterilizācijas ciklu no klienta procesa. Ražotāji nesniedz skaitliskus nodiluma standartus, tāpēc kritēriji tiek saskaņoti ar klientu.
5. Ierakstīšana — materiāls, partija, avots, jauda, ​​ātrums, frekvence, fokuss, rezultāts, datums. Sāciet nākamo partiju ar saglabātajiem iestatījumiem un pārbaudiet atkārtojamību.

Veselība un drošība: plastmasas izgarojumi un lāzera klase

Katra plastmasa zem sijas izdala dūmus un gaistošus sadalīšanās produktus — ne tikai PVC. Plastmasas nosūkšanas sistēmai ir trīs posmi — priekšfiltrs, HEPA filtrs un ķīmiskā sekcija (aktivētā ogle) — šādi to izstrādā BOFA, jo gaistošus savienojumus ražo ne tikai PVC (Laser Focus World: PET izdala benzolu). Hlorētai plastmasai ir nepieciešama īpaša ķīmiskā kasetne un biežāka filtra maiņa (marķēšanas sistēmas ražotājs). Mašīnu regula (ES) 2023/1230, kas piemērojama no 2027. gada 20. janvāra, nosaka, ka bīstamo vielu emisijas ir jāsaglabā, jānotver, jāizvada vai jāfiltrē.

Otrais jautājums ir lāzera klase. Saskaņā ar CIOP-PIB, klasifikācijā saskaņā ar PN-EN 60825-1:2014-11 1. klasē ietilpst arī pilnībā slēgti lieljaudas lāzeri; atvērta galvo galva virs galda pieder 4. klasei, kur pat difūza atstarošanās ir bīstama. Atstarošanās ir reāla ar spīdīgiem un caurspīdīgiem materiāliem, tāpēc ir obligāti jāizmanto korpuss vai brilles, kas atbilst viļņa garumam (355 nm ir atšķirīgs filtrs nekā 1064 nm); korpusa un briļļu izvēle ir aprakstīta tekstā par marķēšanas iekārtas izvēli. Starp Roboteus lāzera marķēšanas iekārtām jūs atradīsiet gan slēgtas, gan atvērtas iekārtas.

Bieži uzdotie jautājumi

Vai šķiedru marķieris atzīmēs plastmasu?

Tas ir atkarīgs no materiāla. Saskaņā ar šķiedru lāzera ražotāja teikto, 1064 nm marķē ABS, poliamīdu, polikarbonātu, PMMA un plastmasu ar lāzera piedevām. Uz PE un PP bez piedevām tas neatstāj vāju vai nekādu pēdu, jo šie polimēri slikti absorbē 1064 nm (Polymers 2019). Pirms iegādes pārbaudiet to uz savām detaļām.

Vai plastmasas lāzera marķēšanai ir nepieciešama ekstrakcija?

Jā, ar jebkuru plastmasu, jo polimēru sadalīšanās rezultātā rodas dūmi un gaistoši savienojumi. PVC marķēšanas sistēmas ražotājs izplūdi sauc par "fundamentālu prasību", un filtram jābūt ar ķīmisko sekciju, jo hlors un ūdens tvaiki rada sālsskābi. Bez šādas izplūdes sistēmas PVC vispār nevar marķēt.

Kāpēc PP un PE nevar marķēt ar šķiedru lāzeru?

Tā kā tie slikti absorbē 1064 nm, šķiedru stars iet cauri materiālam, nevis atbrīvo enerģiju virsmā, un PP nekarbonizējas (Polymers 2019). Risinājums ir lāzeraktīva piedeva, kas tiek ievadīta iesmidzināšanas laikā, vai 355 nm UV lāzers, kas marķē PE un PP bez piedevām.

Kas ir lāzeraktīvās piedevas?

Šīs pamatmasas, kas tiek pievienotas granulām injekcijas vai ekstrūzijas laikā, absorbē infrasarkano starojumu un izraisa krāsas maiņu polimērā, kas slikti reaģē uz lāzeriem. Tās nevar pievienot gatavajai detaļai un negarantē kontrastu: 2019. gada Polymers pētījumā LMA pievienošana PP pasliktināja rezultātu, savukārt PP ar melnu ogli uzrādīja vislabāko krāsu.

Vai caurspīdīgu materiālu var marķēt?

Jā, bet ne ar šķiedru — šķiedra neatstāj pēdas caurspīdīgiem objektiem. CO2 un UV starojums ir piemēroti caurspīdīgam PET; UV starojums "lieliski" iezīmē caurspīdīgu PC pat materiāla iekšpusē, un tam nav nepieciešamas piedevas, kas bija nepieciešamas vecākiem IR lāzeriem.

Avoti

• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6835448/
• https://www.laserfocusworld.com/optics/article/16558543/fume-extraction-for-laser-marking-of-plastics
• https://www.ciop.pl/CIOPPortalWAR/file/99433/Ochrona_przed_promieniowaniem_laserowym_MatInf_M.Okrasa_I.PN.06.pdf
• https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2023/1230/oj
• https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/rbz1515uv/
• https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/znakowarka-fiber-rbz-2020/

Redakcijas piezīme

Mazumtirgotāju kataloga cenas un orientējošās cenas vietnē roboteus.com var mainīties; norādītās summas ir spēkā no 2026. gada oktobra un ir paredzētas tikai informatīviem nolūkiem. Marķēšanas rezultāti atšķiras atkarībā no konkrētās iekārtas, materiāla, krāsvielas un partijas — matrica ir testa karte, nevis garantija. Šis teksts neaizstāj iekārtas ražotāja norādījumus vai darba drošības un veselības aizsardzības noteikumus attiecībā uz lāzeriem un darba vietas ventilāciju.